具有升阻复合启动结构组合型垂直轴风力机气动特性研究的开题报告.docx

具有升阻复合启动结构组合型垂直轴风力机气动特性研究的开题报告
一、选题背景
随着可再生能源的发展和环保需求的日益增加，风力发电作为一种清洁、可持续发展的能源形式受到越来越多的关注。相比于传统的水平轴风力机，垂直轴风力机拥有以下优点：能够适应更宽的风向范围、产生的噪音更小、更易于维修和安装等，因此垂直轴风力机的应用前景非常广阔。
然而，一些传统的垂直轴风力机的气动特性并不理想，例如起动阻力较大，产生的机械损耗较高，因此在设计中需要结合适当的组合型结构和技术手段来优化其气动特性，提高风能利用效率。
二、研究内容
本文将选取一种具有升阻复合启动结构的组合型垂直轴风力机（以下简称组合型风力机）作为研究对象，探究其气动特性、启动性能、能量利用效率等方面的问题。具体研究内容如下：
1.组合型风力机气动特性研究
分析组合型风力机的气动特性，包括风轮叶片的流场分布、叶片运动方式等。通过数值模拟等方法，探究不同风速下组合型风力机的气动性能指标（例如功率系数、扭矩系数等）变化规律，为优化风力机设计提供依据。
2.组合型风力机启动性能研究
针对传统垂直轴风力机在启动过程中阻力较大、启动效率较低等问题，本文将重点研究组合型风力机的启动性能。通过理论分析和实验测试，探究组合型风力机在不同环境条件下的启动效率、起动阻力等指标，比较其与传统垂直轴风力机的差异，为风力机提高启动性能提供技术支持。
3.组合型风力机能量利用效率研究
分析组合型风力机的运行过程中，能量的转换与传递规律，确定其最优转速及其对应的功率系数和扭矩系数等指标，计算和比较组合型风力机能量利用效率与传统垂直轴风力机的差异，为优化风力机设计提供理论基础。
三、研究意义
本研究主要探究一种新型的升阻复合启动结构组合型垂直轴风力机的气动特性和运行性能，在风力机领域具有一定的创新性和实用价值。该研究可为风力发电行业提供一种优化的垂直轴风力机设计方案，具有较高的经济效益和社会效益。同时，本研究对于风力机运行的安全性、稳定性和高效性等方面的提升也具有重要作用。
四、研究方法
1.理论分析法
针对组合型风力机的气动特性、启动性能和能量利用效率等问题，进行理论分析，并通过计算、模拟等方法得出相应的指标数据，为深入研究提供基础支撑。
2.实验测试法
通过实验台架等实验手段，验证理论分析的准确性及可行性，进一步探究组合型风力机的气动性能、启动性能和能量利用效率等问题。
五、预期成果
1.对组合型风力机气动特性的分析和模拟研究成果，包括不同风速下的功率系数、扭矩系数等指标数据。
2.对组合型风力机启动性能的研究成果，包括组合型风力机的启动效率、起动阻力等指标数据，探究其与传统垂直轴风力机的差异。
3.对组合型风力机能量利用效率的研究成果，包括最优转速及其对应的功率系数和扭矩系数等指标数据，计算和比较组合型风力机能量利用效率与传统垂直轴风力机的差异。
六、研究难点与挑战
1.设计和制造组合型风力机的原型实验，需要考虑多方面的因素，并克服相关的技术难点。
2.垂直轴风力机的气动特性、启动性能和能量利用效率等问题十分复杂，需要研究者具备全面的风力机相关领域的知识和技能。
3.传统的垂直轴风力机设计和现有技术相对成熟，如何在具有较高可靠性和稳定性的前提下，对其气动特性和运行性能进行优化和改进，是本研究面临的重要挑战。
七、研究期限和预算
本研究预计时限为2年，预算资金需要约100万以上，其中主要涵盖实验设备的购置、人员薪资、差旅费等开支。
八、研究进度安排
第一年：组合型风力机气动特性研究
1-3个月：研究文献查阅和理论分析
4-6个月：基于计算机辅助仿真分析建立组合型风力机的三维模型并进行仿真计算
7-9个月：实验验证和数据处理分析
第二年：组合型风力机启动性能和能量利用效率研究
1-3个月：设计制造组合型风力机实验样机
4-6个月：实验室测试组合型风力机启动性能
7-9个月：组合型风力机能量利用效率测试和分析
第三年：论文撰写和课题总结
1-3个月：数据处理和灰色分析论文撰写
4-6个月：发表论文和学术交流
7-9个月：总结本课题的主要研究成果，撰写课题总结报告。